Установка для бесфреонового охлаждения молока

 

Изобретение предназначено для использования в сельском хозяйстве и пищевой промышленности. Устройство для охлаждения молока содержит теплоизолированную герметичную емкость в виде горизонтального цилиндрического сосуда с каналами, связанными с подводящей и отводящей ветвями молокопровода, и вакуумный агрегат. На верхней цилиндрической поверхности емкости установлена образующая с ней общий объем вакуумная камера, соединенная с вакуумным агрегатом и источником водоснабжения. В емкость заливают хладагент в виде воды или жидкости с температурой замерзания ниже 0°С. В нижней части емкости может быть установлен датчик температуры, электрически связанный с вакуумным агрегатом. 2 з.п.ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к области сельского хозяйства, молочной и пищевой промышленности и может быть использовано для охлаждения, а также других видов тепловой обработки в потоке молока, воды и других жидких продуктов без применения фреоновых холодильных установок.

Известно устройство для охлаждения молока, содержащее емкость и фреоновую холодильную установку, обеспечивающую охлаждение через промежуточный хладоноситель - ледяную воду (Зеликовский И.А., Каплан Л.Г. Малые холодильные машины и установки. М., Пищевая промышленность, 1970).

Недостатками этого устройства являются большие затраты энергии, так как охлаждение промежуточного хладоносителя - воды - при отводе тепла от молока происходит через металлическую стенку во фреоновом испарителе с использованием компрессоров. Кроме того, применение фреонов нарушает экологический баланс в природе, разрушает атмосферный озон и подлежит запрету международными соглашениями.

Известны устройства, в которых охлаждение молока выполняется без использования фреонов за счет вакуумного холодильного эффекта.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является устройство для бесфреонового охлаждения молока, содержащее теплоизолированную герметизированную емкость, вакуумный агрегат, включающий насосы высокого и низкого вакуума и расположенный между ними конденсатор водяных паров, электроконтактный вакуумметр и терморегулирующий вентиль (RU 2108711 C1, A 01 J 9/04, 20.04.98). Это устройство имеет между конденсатором и емкостью для молока линию возврата конденсата.

Недостатком этого устройства является невозможность применения его на молочных фермах и молочных заводах с большими объемами обрабатываемого молока и поточной технологией, так как создание теплоизолированных герметизированных вакуумных емкостей большой вместимости представляет собой сложную техническую задачу. Они очень дороги в производстве и эксплуатации и по этой причине на крупных фермах и молочных заводах практически не применяются. Кроме того, эксплуатация таких вакуумных емкостей нежелательна с точки зрения техники безопасности. Особенно это относится к емкостям повышенной вместимости. Вместимость таких емкостей на объектах сельского хозяйства и пищевой промышленности составляет от 2,5 до 6 м³.

Наличие в прототипе специальной линии возврата конденсата ухудшает санитарное состояние молока и делает охладитель еще более дорогим. Отмеченные недостатки не дают возможности обеспечить широкое внедрение указанного охладителя на молочных фермах и молочных заводах.

Изобретение направлено на решение технической задачи, заключающейся в повышении эффективности и снижении энергоемкости процесса охлаждения, расширении сферы его использования в новых экологических безопасных поточных технологиях.

Для достижения этого технического результата установка для бесфреонового охлаждения молока, содержащая теплоизолированную герметизированную емкость, вакуумный агрегат, включающий насосы высокого и низкого вакуума, расположенный между ними конденсатор, электроконтактный вакуумметр, электромагнитный вентиль отличается тем, что теплоизолированная герметизированная емкость для охлаждения молока в потоке выполнена в виде горизонтально расположенного цилиндрического сосуда, торцы которого соединены между собой через внутреннюю полость теплообменными трубками, а на торцах герметично установлены крышки с углублениями, соединяющими концевой срез одной теплообменной трубки с начальным срезом другой с образованием сквозного канала, причем начальная часть первой теплообменной трубки и концевая часть последней теплообменной трубки соединены с подводящей и отводящей ветвями молокопровода, а на верхней цилиндрической поверхности теплоизолированной герметизированной емкости установлена образующая с ней общий объем вакуумная камера, соединенная в свою очередь с вакуумным агрегатом и источником водоснабжения через клапан, например, поплавкового типа, и терморегулирующий вентиль. В герметизированную теплоизолированную емкость может быть залита жидкость с низкой температурой замерзания ниже 0^oC, например, водный раствор поваренной соли (рассол). В нижней части теплоизолированной и герметизированной емкости может быть установлен датчик температуры, электрически связанный с вакуумным агрегатом.

На чертеже схематично изображен общий вид установки.

Установка для бесфреонового охлаждения молока в потоке содержит теплоизолированную герметизированную емкость 1, вакуумный агрегат, включающий насосы 2, 3 соответственно высокого вакуума и низкого вакуума и расположенный между ними конденсатор 4, электроконтактный вакуумметр 5, электромагнитный вентиль 6. Теплоизолированная герметизированная емкость 1 выполнена в виде горизонтально расположенного цилиндрического сосуда, торцы которого соединены между собой через внутреннюю полость теплообменными трубками 7, а на торцах герметично установлены крышки 8 с углублениями, соединяющими концевой срез одной теплообменной трубки 7 с начальным срезом другой с образованием сквозного канала, причем начальная часть первой теплообменной трубки 7 и концевая часть последней теплообменной трубки 7 соединены с подводящей и отводящей ветвями 9, 10 молокопровода, а на верхней цилиндрической поверхности теплоизолированной герметизированной емкости 1 установлена образующая с ней общий объем вакуумная камера 11, соединенная в верхней части с вакуумным агрегатом, а также соединенная с источником водоснабжения через клапан 12, терморегулирующий вентиль 13 и электромагнитный вентиль 14, причем в нижней части теплоизолированной и герметизированной емкости 1 и в резервуаре 15 для молока установлен датчик 16 температуры, электрически через блок управления 17 соединенный с вакуумным агрегатом, а на молокопроводе установлен молочный насос 18, подсоединяемый через кран 19.

Установка для бесфреонового охлаждения молока в потоке работает следующим образом.

В теплоизолированную герметизированную емкость 1 заливается хладагент в виде воды или жидкости с температурой замерзания ниже 0^oC, например, водный раствор поваренной соли - рассол. Затем включается насос 3 низкого вакуума, затем, по сигналу электроконтактного вакуумметра 5 включается насос 2 высокого вакуума. После вакуумирования полости, образуемой теплоизолированной герметизированной емкостью 1 и вакуумной камерой 11, хладагент начинает кипеть и интенсивно испаряться, поглощая тепло и охлаждая систему. Пары хладагента откачиваются насосом 2 высокого вакуума и конденсируются в виде воды в конденсаторе 4, при этом насос 3 низкого вакуума периодически включается блоком управления 17, откачивая воздух, попадающий через неплотности и зазоры герметизированной оболочки вакуумированного объема. При понижении уровня жидкого хладагента в вакуумированном объеме вследствие его испарения открывается клапан 12, например, поплавкового типа, или рассол под действием разности давлений в источнике водоснабжения и вакуумной камере 11 через терморегулирующий вентиль 13 и электромагнитный вентиль 14 поступает в вакуумированный объем. Клапан 12 поплавкового типа объединяет клапанное устройство и датчик уровня. Вода дросселируется через терморегулирующий вентиль 13. Образовавшиеся в процессе дросселирования пары откачиваются насосом 2 высокого вакуума и подаются в конденсатор 4. Терморегулирующий вентиль 13 отрегулирован таким образом, чтобы уравнивать интенсивность образования паров воды и производительность откачного вакуумного агрегата. При достижении требуемой температуры хладагента (2. ..3^oC), по сигналу датчика 19 температуры через блок 17 управления включается молочный насос 18, и молоко из нижней части резервуара 15 или другой части технологической линии начинает поступать через подводящую ветвь 9 молокопровода в теплообменные трубки 7, проходя через них, охлаждается и через отводящую ветвь 10 молокопровода и кран 19 подается в резервуар 15 или другое звено технологической линии. Охлаждение производится до тех пор, пока по сигналу датчика 16 температуры, установленного в резервуаре 15, процесс охлаждения не останавливается. При этом вакуумный агрегат отключается. Если в процессе хранения температура молока повышается, то охлаждение по сигналу датчика 16 температуры и блока 17 управления может быть возобновлено.

Молочный канал установки легко промывается как циркуляционно, так и вручную. При этом крышки 8 могут быть сняты и внутренняя поверхность теплообменных трубок 7 может чиститься ершами вручную. В теплоизолированную герметизированную емкость 1 может быть залита жидкость с низкой температурой замерзания, например рассол, для того, чтобы распространить температуру охлаждения хладоносителя на область отрицательных температур и увеличить интенсивность охлаждения молока. При испарении воды в процессе охлаждения, концентрация хладагента (рассола) увеличивается, но при поступлении воды во время открытия поплавкового клапана 12 концентрация восстанавливается.

Молочный канал установки включает подводящую ветвь 9 молокопровода, систему теплообменных труб 7, отводящую ветвь 10 молокопровода. Молоко или другая жидкость по этому молочному каналу могут перемещаться кроме воздействия насоса 18 и под действием вакуума в виде молоковоздушной смеси, как это происходит в молокопроводах доильных установок.

Данная установка снижает капитальные и эксплуатационные затраты на оборудование для охлаждения молока и, тем самым, повышает эффективность и экологическую безопасность процесса охлаждения или любого вида тепловой обработки молока. При этом расширяется сфера применения вакуумных систем в поточных линиях охлаждения молока и других жидкостей.

В результате использования изобретения за счет применения новых типов вакуумных испарителей и герметизированных емкостей поточного типа с горизонтальными теплоизолированными трубами, сфера действия вакуумных охлаждающих систем значительно расширяется и распространяется на новые поточные экологически безопасные технологии. При этом уменьшаются затраты энергии на охлаждение хладагента за счет непосредственного воздействия на него, исключая теплопередающие стенки.

Формула изобретения

1. Установка для бесфреонового охлаждения молока, содержащая теплоизолированную герметизированную емкость, вакуумный агрегат, включающий насосы высокого и низкого вакуума, расположенный между ними конденсатор, электроконтактный вакуумметр, электромагнитный вентиль, отличающаяся тем, что теплоизолированная герметизированная емкость для охлаждения в потоке выполнена в виде горизонтально расположенного цилиндрического сосуда, торцы которого соединены между собой через внутреннюю полость теплообменными трубками, а на торцах герметично установлены крышки с углублениями, соединяющими концевой срез одной теплообменной трубки с начальным срезом другой с образованием сквозного канала, причем начальная часть первой теплообменной трубки и концевая часть последней теплообменной трубки соединены с подводящей и отводящей ветвями молокопровода, а на верхней цилиндрической поверхности теплоизолированной герметизированной емкости установлена образующая с ней общий объем вакуумная камера, соединенная, в свою очередь, с вакуумным агрегатом и источником водоснабжения через клапан, например, поплавкого типа, и терморегулирующий вентиль.

2. Установка по п.1, отличающаяся тем, что в герметизированную теплоизолированную емкость заливается вода или жидкость с температурой замерзания ниже 0^oС, например, водный раствор поваренной соли.

3. Установка по п.1, отличающаяся тем, что в нижней части теплоизолированной и герметизированной емкости установлен датчик температуры, электрически связанный с вакуумным агрегатом.

РИСУНКИ

Рисунок 1